Noticias | Científicos de la Universidad de California recrean el desarrollo temprano con «modelos de embriones programables» y abren nuevas vías para la investigación de la fertilidad
Noticias | Científicos de la Universidad de California recrean el desarrollo temprano con «modelos de embriones programables» y abren nuevas vías para la investigación de la fertilidad
Cómo una sola célula se convierte en un organismo completo durante los primeros días después de la fecundación sigue siendo uno de los mayores misterios de la ciencia. Como el desarrollo temprano de los mamíferos tiene lugar dentro del útero, durante mucho tiempo los investigadores han tenido dificultades para observarlo o intervenir directamente, lo que limita la comprensión de por qué a veces falla el desarrollo embrionario.
Un estudio pionero de la Universidad de California, Santa Cruz, está superando esta limitación. Mediante tecnología CRISPR avanzada y sin utilizar embriones reales, los investigadores crearon «modelos de embriones programables» autoorganizados, o embrioides, que reproducen etapas clave del desarrollo temprano en el laboratorio. El trabajo se publicó en Cell Stem Cell.
«Queremos reconstruir e incluso modificar fenómenos naturales en una placa, como la formación de embriones, para avanzar en la investigación de los trastornos del desarrollo temprano.»
—Ali Shariati, autor principal para la correspondencia y profesor adjunto de ingeniería biomolecular en UC Santa Cruz
Programación de células madre con CRISPR
El estudio fue codirigido por el investigador posdoctoral Gerrald Lodewijk y la exalumna Sayaka Kozuki, ahora estudiante de posgrado en Caltech, utilizando células madre de ratón cultivadas en laboratorio. Las células madre son como un lienzo en blanco y, en teoría, pueden convertirse en cualquier tipo celular, incluidas células cerebrales o intestinales.
El equipo utilizó una variante más suave de CRISPR, el sistema de activación de CRISPR (CRISPRa). En lugar de cortar el ADN, regula y activa regiones genéticas esenciales para el desarrollo embrionario. Esta activación precisa induce a las células madre a producir distintos tipos de células embrionarias primitivas.
«En lugar de añadir un estímulo externo, activamos los interruptores genéticos que las células ya poseen y dejamos que determinen cómo comenzar el proceso de desarrollo», explicó Lodewijk.
Más de 80% de las células madre se organizaron espontáneamente en estructuras parecidas a embriones tempranos en cuestión de días e iniciaron programas de expresión génica muy similares a los de los embriones naturales.
«La autoorganización es extraordinariamente comparable. Parece que las células saben qué hacer; solo tenemos que darles un pequeño impulso.»
—Ali Shariati
Observar cómo se organiza la vida temprana
Las células de los embrioides mostraron un comportamiento colectivo en cultivo, incluida una migración rotatoria descrita como un movimiento ordenado semejante al de una bandada de aves, que finalmente formó llamativos patrones embrionarios tempranos.
A diferencia de métodos anteriores que utilizaban sustancias químicas para forzar la producción de distintos tipos celulares, este estudio hizo hincapié en el desarrollo conjunto, que se asemeja más al desarrollo embrionario natural en el organismo.
«No fabricamos las células individualmente. Dejamos que crezcan juntas y se influyan entre sí como lo harían en un embrión real, recreando su memoria biológica como vecinas.»
—Shariati
Los modelos programables pueden revelar las causas de los defectos del desarrollo
La principal ventaja de estos modelos embrionarios es su alta programabilidad. Los investigadores pueden estudiar las primeras etapas de la vida y activar o desactivar deliberadamente genes para observar qué cambios provocan fallos en los tipos celulares, la organización de los tejidos o el embrión completo.
Esto proporciona una plataforma potente para modelar anomalías del desarrollo sin utilizar embriones reales.
Con el tiempo, la tecnología podría extenderse a otras especies, incluidos los seres humanos, y ayudar a los científicos a investigar por qué los embriones humanos tempranos a menudo no logran implantarse o desarrollarse. Shariati afirmó: «Ahora podemos ver con mayor claridad los obstáculos al inicio de la vida, lo que es muy importante para mejorar el éxito reproductivo humano.»
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Recopilado en línea
Autor LinkedIVF TeamPublicado 2025-04-20
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Cómo una sola célula se convierte en un organismo completo durante los primeros días después de la fecundación sigue siendo uno de los mayores misterios de la ciencia. Como el desarrollo temprano de los mamíferos tiene lugar dentro del útero, durante mucho tiempo los investigadores han tenido dificultades para observarlo o intervenir directamente, lo que limita la comprensión de por qué a veces falla el desarrollo embrionario.
Un estudio pionero de la Universidad de California, Santa Cruz, está superando esta limitación. Mediante tecnología CRISPR avanzada y sin utilizar embriones reales, los investigadores crearon «modelos de embriones programables» autoorganizados, o embrioides, que reproducen etapas clave del desarrollo temprano en el laboratorio. El trabajo se publicó en Cell Stem Cell.
«Queremos reconstruir e incluso modificar fenómenos naturales en una placa, como la formación de embriones, para avanzar en la investigación de los trastornos del desarrollo temprano.»
—Ali Shariati, autor principal para la correspondencia y profesor adjunto de ingeniería biomolecular en UC Santa Cruz
Programación de células madre con CRISPR
El estudio fue codirigido por el investigador posdoctoral Gerrald Lodewijk y la exalumna Sayaka Kozuki, ahora estudiante de posgrado en Caltech, utilizando células madre de ratón cultivadas en laboratorio. Las células madre son como un lienzo en blanco y, en teoría, pueden convertirse en cualquier tipo celular, incluidas células cerebrales o intestinales.
El equipo utilizó una variante más suave de CRISPR, el sistema de activación de CRISPR (CRISPRa). En lugar de cortar el ADN, regula y activa regiones genéticas esenciales para el desarrollo embrionario. Esta activación precisa induce a las células madre a producir distintos tipos de células embrionarias primitivas.
«En lugar de añadir un estímulo externo, activamos los interruptores genéticos que las células ya poseen y dejamos que determinen cómo comenzar el proceso de desarrollo», explicó Lodewijk.
Más de 80% de las células madre se organizaron espontáneamente en estructuras parecidas a embriones tempranos en cuestión de días e iniciaron programas de expresión génica muy similares a los de los embriones naturales.
«La autoorganización es extraordinariamente comparable. Parece que las células saben qué hacer; solo tenemos que darles un pequeño impulso.»
—Ali Shariati
Observar cómo se organiza la vida temprana
Las células de los embrioides mostraron un comportamiento colectivo en cultivo, incluida una migración rotatoria descrita como un movimiento ordenado semejante al de una bandada de aves, que finalmente formó llamativos patrones embrionarios tempranos.
A diferencia de métodos anteriores que utilizaban sustancias químicas para forzar la producción de distintos tipos celulares, este estudio hizo hincapié en el desarrollo conjunto, que se asemeja más al desarrollo embrionario natural en el organismo.
«No fabricamos las células individualmente. Dejamos que crezcan juntas y se influyan entre sí como lo harían en un embrión real, recreando su memoria biológica como vecinas.»
—Shariati
Los modelos programables pueden revelar las causas de los defectos del desarrollo
La principal ventaja de estos modelos embrionarios es su alta programabilidad. Los investigadores pueden estudiar las primeras etapas de la vida y activar o desactivar deliberadamente genes para observar qué cambios provocan fallos en los tipos celulares, la organización de los tejidos o el embrión completo.
Esto proporciona una plataforma potente para modelar anomalías del desarrollo sin utilizar embriones reales.
Con el tiempo, la tecnología podría extenderse a otras especies, incluidos los seres humanos, y ayudar a los científicos a investigar por qué los embriones humanos tempranos a menudo no logran implantarse o desarrollarse. Shariati afirmó: «Ahora podemos ver con mayor claridad los obstáculos al inicio de la vida, lo que es muy importante para mejorar el éxito reproductivo humano.»
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